基于推滑叠加型构造的控煤机制研究

天湖山煤矿区经历多期次的构造演化,广泛发育了以推覆、滑覆断层为主的控煤构造。为加深对推覆、滑覆叠加构造控煤机制的认识,在掌握区域地质背景的基础上,结合几何学、运动学和动力学研究天湖山典型推覆、滑覆构造的形成与演化,以及推滑叠加型构造对煤层的控制作用。结果表明:区内构造先后经过了多期次、多层次伸展滑覆和逆冲推覆的复杂叠加作用,推滑叠加型构造的控煤机制主要体现两个方面:1滑覆断层的伸展应力环境和剥蚀效应造成地层的缺失;2推覆断层挤压应力环境以及地层增厚效应造成地层的重复和抬升,另外叠加构造也导致煤层发生流变。     

库车前陆褶皱—冲断带前缘大型盐推覆构造

塔里木盆地北部库车前陆褶皱-冲断带构造-地层层序可划分为中生界盐下层序、古新统一始新统盐层层序和渐新统一第四系盐上层序。盐岩层序的岩性主要为灰白色、浅灰色盐岩、膏岩、泥灰岩和紫红色碎屑岩,厚110～3000 m。盐岩层的存在使库车前陆褶皱-冲断带发育-系列盐相关构造,其中最引人注目的是盐推覆构造。野外地质调查、地震资料解释、遥感资料和钻井资料揭示,沿库车前陆褶皱-冲断带前缘西秋立塔克山发育大型盐推覆构造,总体呈近东西走向,并略呈往西南凸出的弧形展布,沿走向延伸超过200km,由北往南逆冲推覆距离达30km以上。主断层沿古新统-始新统盐岩层发育,外来推覆体由古新统-始新统盐层层序和渐新统-第四系盐上层序组成,表现为受断层控制的单面山,逆冲推覆在原地中生代-新生代地层之上。地质分析和剖面复原结果表明,盐推覆构造主要形成于新近纪末期以来的喜马拉雅晚期阶段,现今仍具有强烈的活动性。由于不均匀推覆作用,在盐推覆构造的不同地段,逆冲推覆距离、冲断层产状、外来岩系和原地岩系的叠置关系以及盐相关构造的发育都有较大差异,显示出走向上分段性特点。库车前陆褶皱-冲断带前缘盐推覆构造的形成演化受区域挤压作用、重力滑动和重力扩展作用控制。     

滇西兰坪盆地金顶铅锌矿盐构造发育特征及其与成矿关系

滇西兰坪中新生代盆地广泛发育盐岩层系。通过对金顶超大型铅锌矿区的露天采厂和地下采坑的最新野外调查及大量钻孔资料的综合分析,研究区盐岩层系具有多期、多阶段运动的特点,厚度分布极不均一,它们作为区域推覆构造作用的滑脱层,对盐上层构造变形起着重要控制作用,形成一系列储矿构造。研究表明,矿区盐构造主要包括盐枕、盐背斜、盐焊接、盐穿刺、盐推覆、盐岩滑脱-断层相关褶皱组合等多种盐构造变形样式。这些盐构造的形成演化及变形机制主要受到推覆挤压缩短作用、基底断层作用和塑性流动汇聚作用、盐下和盐上层断裂滑脱作用等控制,主要沿推覆断裂构造带呈串珠状分布。金项矿区盐构造分为两个阶段:古新世–始新世挤压–拗陷层内变形阶段,形成盐枕、隆升较低的盐背斜等整合型盐构造;渐新世的逆冲推覆–盐岩滑脱阶段,受强烈的挤压推覆作用而形成盐墙、盐株等盐穿刺型构造。盐构造不同阶段的变形演化对金属元素富集成矿起到关键作用,其流动变形而形成的盐构造圈闭促使了金属聚集成矿。     

库车坳陷西段新生代盐构造特征及演化

库车坳陷古-始新世沉积厚层膏盐岩,在沉积差异形成的重力负载作用下,膏盐岩发生塑性流动,山前的膏盐岩流向盆地内侧,发育盐底辟构造,形成吐孜玛扎盐墙、却勒盐丘,膏盐岩的塑性流动发生在膏盐层沉积后不久,并且持续到上新世库车早期,盐底辟构造主要通过被动底辟作用完成。上新世晚期,库车坳陷受到强烈的挤压作用,发生大规模的逆冲推覆,吐孜玛扎盐墙、却勒盐丘(应变强度薄弱部位)的北侧发育断层,盐岩沿断层刺穿地表,形成底辟型盐墙和喷出型盐席,同时发育整合型米斯坎塔克盐背斜和大宛齐盐枕。库车坳陷的盐构造分为两个阶段:构造平静期(渐新世-上新世),以重力差异负载作用为主,发育底辟型盐构造;构造挤压期(上新世晚期-现今),挤压作用强烈,形成逆冲推覆断层,在不同的构造部位分别形成盐席、盐墙、盐背斜,早期的盐构造对于后续挤压作用下盐构造的形成和演化具有重要的控制作用。     

武当地区构造类型及其控矿作用

文中主要讨论了武当地区构造类型及控矿作用。构造类型基本包括伸展滑脱构造、推覆构造和脆性构造,分别发生在三个不同的时期。伸展滑脱构造主要存在于前印支期,挤压推覆构造存在于印支期,脆性断裂出现在印支晚期。多重韧性滑脱面出现在武当群地层形成时的不同构造岩性界面上;不同层次顺层伸展滑脱面(DF1—DF5)常出现在堆垛的构造岩性面上,并优先富集Au、Ag矿;逆冲推覆构造使先存滑脱面变形,伴随褶皱作用使成矿元素流动、搬运、富集。     

陆-陆碰撞造山带动力学成因机制的物理模拟实验

报道了利用自行研制的ＧＪ １ 型物理模拟实验装置实施的陆 陆碰撞造山带形成和演化动力学过程的最新实验结果。实验结果表明,陆 陆碰撞是岩石圈或地壳缩短和增厚的主要机制之一。在地幔对流派生的拖曳力和板块相互运动产生的压缩力以及其它附加力的联合作用下,模型长度和厚度分别缩短４５ ％ 和增厚８５ ％ 是可能的。推覆造山作用有可能将下地壳的岩石物质和构造推覆到上地壳或地表,形成在地表可观察到的韧性剪切带构造。推覆体中的逆冲断层系往往沿最为发育的一组剪切面形成和演化,被叠置或双重地层的形成使地壳厚度明显增加。实验结果展示出推覆造山带、俯冲带和混杂岩带三个主要构造单元的形成和演化的动力学过程,以及它们之间的构造动力学和几何学关系。认为：陆 陆碰撞造山带是在地幔对流派生的拖曳力和板块相互运动产生的压缩力以及其它附加力联合作用下形成和演化的,大洋闭合和二个大陆之间的对接与碰撞导致了造山作用的发生,混杂岩带的形成和演化与洋壳俯冲作用密切相关。     

库车坳陷西段阿瓦特构造转换带盐构造演化特征及影响因素

为厘定库车坳陷西段盐岩沉积边界盐构造演化特征及影响因素,利用野外地质调查、工业地震剖面解析和三维沙箱物理模拟实验对阿瓦特构造带进行了综合分析.结果表明：（1）阿瓦特构造带是库车坳陷西段典型挤压构造转换带,由乌什凹陷至阿瓦特凹陷,形成了由叠瓦逆冲断层向盐相关褶皱过渡的构造转换特征;（2）塔拉克走滑断层发育于乌什凹陷和阿瓦特凹陷交界处,是一条发育于盐上覆层的滑脱形成调节性横断层.受该断层影响,在盐上覆地层中形成塔拉克向斜、塔拉克背斜等拖曳式盐相关构造.越靠近塔拉克走滑断层,褶皱拖曳揉皱作用越强,甚至容易发育褶皱相关断层,促使盐岩出露地表;（3）阿瓦特构造转换带新生代变形主要受区域挤压作用、盐层分布及基底断裂活动共同控制.     

南大西洋被动陆缘盆地盐构造形成的控制因素

南大西洋两岸被动陆缘含盐盆地油气分布与盐构造的构造样式及分布有直接联系。基于地震资料的构造解译和物理/数值模拟实验,前人对被动陆缘盆地盐构造的形成演化进行了大量研究,然而尚缺乏对盐构造形成演化主控因素的系统论证。本文基于地震资料的构造解释,采用离散元数值模拟手段,通过2组共8个模型的对比实验,探讨了被动陆缘盆地底板倾斜角度和盐岩上覆地层厚度对盐构造形成的控制作用。数值模拟的结果表明:①随着底板倾斜角度的增加,盐岩及其上覆沉积流动速度逐渐增大。其中,从无倾角到2.5°倾角,盐岩流速增加最大,后续陆源沉积搬运距离增加了约1.5倍,远高于其他角度模型间的距离增量;②盐层的上覆地层厚度越大,后续沉积搬运能力越差,盐构造及其相关构造越难形成。上覆地层的厚度直接影响了盐岩的流动速度,上覆地层厚度每增加1m,沉积物的搬运距离减小约5%~10%。最后,基于上述模拟结果定量分析,探讨了两种因素对盐构造形成的影响机制。     

库车坳陷却勒地区新生代盐构造特征、演化及变形控制因素

本文利用野外地质调查结果、遥感资料、地震资料和钻、测井数据,建立了两条库车坳陷却勒地区的区域大剖面,约束却勒地区盐构造特征和演化,分析东、西段变形差异及差异形成过程,探讨构造变形控制因素。却勒地区发育的盐构造样式主要有盐底辟、盐焊接、盐撤凹陷、大型盐推覆体、外来盐席、盐枕、盐背斜和滑脱褶皱,其中,盐撤凹陷、盐背斜和滑脱褶皱仅发育于东段,造成东、西段构造变形差异。却勒地区盐构造分为3期:①渐新世—中新世吉迪克期为构造平静期,发育盐撤凹陷和盐底辟;②中新世康村期—上新世早期构造挤压微弱,发生早期褶皱作用,却勒盐丘继续发育,北部盐底辟中新世末停止发育;③上新世晚期—现今发生大规模逆冲推覆,是褶皱-冲断带主要形成时期,发育大型盐撤凹陷、外来盐席、盐推覆构造、盐背斜和滑脱褶皱。却勒地区东、西段盐构造变形差异主要形成于上新世晚期—现今(第3期)。喀拉玉尔滚右旋走滑断层为薄皮构造,调节了却勒地区东、西段前缘的变形差异。却勒地区构造变形主要受控于盐岩沉积范围、区域构造应力及强度、上覆层应变强度和差异负载(沉积负载和局部构造负载)。     

英西地区盐相关构造特征及其油气地质意义

英西地区深部碳酸盐岩地层油气勘探近年来取得突破。针对英西地区下干柴沟组上段膏盐岩-碳酸盐岩组合,以三维地震勘探为基础,运用盐构造理论,对其构造演化特征,及其在油气成藏中的作用进行分析。结果表明,挤压构造环境下,塑性膏盐岩发生流动、楔入作用,改变原始地层结构,并作为滑脱层促进推覆构造发育,最终形成研究区双层构造特征。挤压环境下盐构造运动,使下伏碳酸盐岩地层发育大量裂缝,改善了储层物性。建议膏盐-碳酸盐地层组合是该区深层油气未来勘探的重点。     

下刚果盆地白垩系盐构造的形成演化

下刚果盆地具有巨大的油气资源和潜力,盐构造控制着油气成藏和分布。其盐岩流动的不规律性,增加了盐构造的形成演化和演化期次分析的难度,前人主要通过平衡剖面恢复的方法对断裂等构造形态进行定量恢复,但对盐构造形成演化过程的认识及变形期次刻画的准确性明显不足。本文基于数值模拟手段,通过沉积地层的分时期加载方法,正演了下刚果盆地的构造演化过程,探讨并明确了盐构造的演化阶段。数值模拟结果表明,下刚果盆地盐构造的形成主要分为3个阶段：盐岩初始流动阶段、盐构造形成阶段和构造稳定阶段。形成底辟构造的主要时期是古新世-中新世。其中,古新世-渐新世开始形成底辟构造,中新世多个大规模底辟构造形成,且该时期是盐构造活动最强烈时期。在此基础上进一步完成了下刚果盆地盐构造活动变形与重力作用流动、上覆沉积地层厚度不均一以及沉积扇体的进积作用关系分析。     

含油气盆地盐构造研究进展

简要讨论了近年来含油气盆地盐构造研究的主要进展,这些进展主要表现在盐构造地质建模、三维可视化、物理模拟和数值模拟、平衡剖面分析和构造复原以及盐构造形成机制等方面。盐构造是一类与油气聚集关系极为密切的构造类型,在波斯湾、北海、墨西哥湾、北欧和非洲大陆边缘等油气资源丰富的地区有大量分布。中国在塔里木、渤海湾、江汉、四川等盆地广泛发育多期盐岩层和多种类型的盐构造,但国内盐构造研究相对较少,对盐及其相关构造的变形组合样式、三维地质建模和三维可视化、盐构造形成机理和动力学演化的研究是薄弱环节。对于塔里木、渤海湾盆地以及中国南方海相碳酸盐岩层系来说,区域性盐岩盖层的存在和分布将是油气藏得以保存的关键。深入探讨盐构造特征将有助于深化对中国含油气盆地构造演化、构造样式和油气成藏过程的认识。     

基于无网格法的含缺陷岩石变形局部化数值模拟研究

利用自主开发的基于无网格法的岩石力学计算分析程序,采用Mohr-Coulomb破坏准则,考虑材料塑性屈服后的软化特性,研究单轴压缩条件下含一个缺陷的岩石试样的变形特性,探讨含缺陷材料的岩石变形局部化的演化规律。计算结果表明,岩石试件的破坏是一个渐进破坏的过程;加载过程中试件中的缺陷弱粒子首先出现粒子破坏并产生声发射,随加载进行试件产生微裂隙并扩张形成一个变形局部化带,局部化带扩张、发展,最终形成一个明显的剪切破坏带,缺陷粒子对试件的破坏起到了控制作用。岩石的声发射记录了岩石材料的塑性破坏过程,岩石试件的剪切破坏带与塑性区的发展具有非常类似的规律,但塑性区面积要大于剪切破坏带,从所处位置来看剪切破坏带位于塑性区之内,通过研究声发射特征信息发现变形局部化发生在应力-加载步（应变）达到峰值强度前。     

构造成岩作用研究现状及展望

构造成岩作用（structural diagenesis）是构造地质学与沉积学交叉融合形成的前沿研究领域,主要研究构造作用、构造和非构造成因的变形构造和变形效应与沉积物（岩）成岩变化之间的相互作用。变形构造及变形过程通过影响成岩流体流动对成岩作用非均质性产生重要影响;与变形构造相关的成岩作用研究则有助于揭示储层成岩演化、流体流动以及构造活动时期、期次及速率等重要信息。构造成岩作用提供了构造-成岩格架下探讨储层演化的新思路,在实际工作中应注意这一思路在储层成因与预测、致密化机制及沉积盆地动力学过程等研究方面的应用。碳酸盐岩变形条带相关研究起步较晚,相对较薄弱,未来应加强这方面的研究;同时亟待建立考虑碳酸盐岩在内的新的变形条带分类体系。目前,不同变形构造之间的研究程度不均衡,变形条带与裂缝几乎构成了构造成岩作用研究的主体;与软沉积物变形构造、砂岩脉等变形构造有关的构造成岩作用研究有待强化。变形构造空间分布预测及其对流体流动影响的研究要综合岩芯、露头及数值模拟等多种资料与方法。国内学者就中国中西部盆地深层系构造作用对储层演化的物理影响开展了研究,并取得了重要进展,构造作用对储层化学变化影响的相关研究已经起步;未来应重视运用构造成岩作用思路探究储层演化与分布的动力机制和过程,推进储层成岩动力学过程和沉积盆地动力学研究。     

岩盐弹塑性损伤耦合模型研究

岩盐力学模型是进行能源岩盐储存工程稳定性分析的基础,而损伤和塑性机制并存且相互耦合是岩盐力学行为的基本特点。采用云应岩盐,进行了多组围压条件下的三轴压缩试验,分析了不同围压下岩盐的变形特征。在试验分析的基础上,提出了一种能够描述岩盐特性的弹塑性损伤耦合的模型,该模型描述了岩盐损伤的演化和塑性变形的耦合关系,并引入了一种非关联的塑性流动法则来描述岩盐从塑性体积压缩到膨胀的转化。采用该模型对在三轴压缩下的岩盐应力-应变关系进行了模拟分析,并与试验数据进行了对比,结果表明该模型能够较好地描述岩盐的主要力学和变形特性。     

基于细观变形理论的盐岩塑性本构模型研究

唯象学本构模型不能很好解决诸如夹杂含量、温度、应变速率等对盐岩力学性质的影响,更难以解释盐岩变形机制。盐岩为石岩晶体组成,其变形机制主要由多晶结构所控制,故基于固体位错理论研究方法建立的盐岩塑性本构模型更能反映盐岩的变形机制。研究表明,盐岩的塑性-蠕变交互作用机制是（亚）晶粒内部位错的滑移与（亚）晶界及其干涉面内位错的攀移运动之间的耦合。基于此,可确定亚晶（或晶粒）平均尺寸与流动应力之间的关系、（亚）晶内的位错平均密度;建立微观参量（位错、亚晶直径、亚晶界宽度等）演化模式;根据Orowan定律建立盐岩微观-宏观变形联系,从而导出盐岩塑性本构方程。导出的本构方程体现了盐岩塑性-蠕变变形的物理机制,相对于传统的塑性本构方程具有更好的物理意义。     

金坛盐岩储气库运营模型试验研究

针对盐岩重度低、低弹强比、高流变性等强度与变形特性,研制出与金坛盐矿盐岩的力学行为较为相似的材料配方;采用地质力学模型试验技术,开展金坛盐岩储气库运行稳定性的模拟试验,研究腔体在周期性注、采气作用下的变形特点与力学分布规律。根据模型试验结果,采用盐岩非线性蠕变损伤本构模型,结合金坛盐岩储气库长期运营进行数值模拟,并与物理模型试验结果进行对比,研究分析储气库围岩在循环加卸载下的力学响应特点与盐岩溶腔的长期运营稳定性,得到了在周期性加卸载作用下腔体围岩蠕变变形的特点与规律,研究表明相似模型试验技术可以有效地应用于盐岩储气库运营长期稳定性的研究,其结果对盐岩储气库的建造与运行具有一定的指导意义和工程应用价值。     

被动陆缘盆地陆隆斜坡对盐构造形成的影响 ——来自物理模拟实验的启示

被动陆缘盆地盐构造形成的影响因素及时空演化分析受到了国内外学者的高度重视.丰富的油气资源促进了被动陆缘盆地地震资料品质的不断提升,高精度地震数据的解译结果表明,被动陆缘盆地盐层下的地形往往具有大型的起伏特征,而前人在基底构造形态对盐构造形成影响方面的研究并未取得共识,仍需要深入研究和探讨.为此,本文基于前人的研究认识,...     

四川盐源盐矿成盐成钾分析预测

四川盐源盆地盐矿成盐于早、中三叠世时期,区域构造复杂,经历多期次的构造变动与演化,在成盐后经历了种种的基底反复变动后形成盐矿底辟构造。以前在该区域做过多方面的研究工作,其中包括三叠纪岩相古地理及生物古地理、三叠系地层、区域古构造演化及水化学分析、物探、钻探等勘探工程。通过这些工作可以证实,盐源盆地在早、中三叠世,经历了蒸发岩盆地的发育阶段。盆地不仅发育有石膏夹层,而且保存有石盐层及含盐卤水层,但有盐无钾。通过对上覆的陆相古近纪和新近纪盆地中出现的三叠系岩盐层和盐丘的研究发现,它们与基底为含盐的海相蒸发岩有一定的内在联系,尽管还不能确定其盐、钾资源前景,但可以确定该区域有成钾盐矿藏的条件和可能,因此,该盆地有可能成为深入研究成盐找钾的重点地区。     

层状盐岩力学和变形特性数值试验研究

对含泥岩夹层层状盐岩力学和变形特性进行有限元分析。首先,用数值试验方法预测含泥岩夹层层状盐岩体宏观等效弹性力学参数,然后,建立层状盐岩复合体细观有限元模型,研究其在单轴和三轴压缩荷载下盐岩、泥岩以及界面细观应力应变场分布特征、应力集中问题,并将上述研究与已有的理论和试验成果进行对比。结果表明,运用细观有限元方法预测层状盐岩宏观弹性力学参数是一种直观有效的方法;泥岩和盐岩力学特性上的不匹配导致在层状盐岩的泥岩夹层中以及界面边缘处存在较为明显的应力集中和差异变形。单轴压缩时,泥岩体由于侧向变形能力差会受到横向拉伸应力作用而盐岩层则相应的受到横向压应力作用,三轴压缩时因围压和偏应力大小不同层状盐岩细观应力应变场分布特征则更为复杂;此方法能更为直观的分析层状盐岩的变形和破损特征,这一分析结果对进一步进行层状盐岩体内油（气）储库硐室稳定性分析提供了理论基础。